Abstract

We report spectral linewidth measurements of a 9.1µm distributed-feedback quantum cascade laser (QCL). The free-running QCL beam was mixed with a waveguide isotopic C18O2 laser onto a high-speed HgCdTe photomixer, and beat notes were recorded from a radio-frequency spectral analyzer. Beating was performed at two operating conditions, first near the QCL laser threshold (beating with the C18O2 R10 line) and then at a high injection current (beating with the C18O2 R8 line). Overall, beat note widths of 1.3–6.5 MHz were observed, which proves that a free-running QCL can have a short-term spectral width near 1 MHz.

© 2003 Optical Society of America

Full Article  |  PDF Article

References

  • View by:
  • |
  • |
  • |

  1. J. Faist, F. Capasso, D. L. Sivco, C. Sirtori, A. L. Hutchinson, and A. Y. Cho, Science 264, 553 (1994).
    [CrossRef] [PubMed]
  2. R. Martini, C. Bethea, F. Capasso, C. Gmachl, R. Paiella, E. A. Whittaker, H. Y. Hwang, D. L. Sivco, J. N. Baillargeon, and A. Y. Cho, Electron. Lett. 38, 181 (2002).
    [CrossRef]
  3. A. A. Kosterev, R. F. Curl, F. K. Tittel, C. Gmachl, F. Capasso, D. L. Sivco, J. N. Baillargeon, A. L. Hutchinson, and A. Y. Cho, Appl. Opt. 39, 4425 (2000).
    [CrossRef]
  4. R. M. Williams, J. F. Kelly, J. S. Hartman, S. W. Sharpe, M. S. Taubman, J. L. Hall, F. Capasso, C. Gmachl, D. L. Sivco, J. N. Baillargeon, and A. Y. Cho, Opt. Lett. 24, 1844 (1999).
    [CrossRef]
  5. S. W. Sharpe, J. F. Kelly, J. S. Hartman, C. Gmachl, F. Capasso, D. L. Sivco, J. N. Baillargeon, and A. Y. Cho, Opt. Lett. 23, 1396 (1998).
    [CrossRef]
  6. H. Ganser, B. Frech, A. Jentsch, M. Mürtz, C. Gmachl, F. Capasso, D. L. Sivco, J. N. Baillargeon, A. L. Hutchinson, A. Y. Cho, and W. Urban, Opt. Commun. 197, 127 (2001).
    [CrossRef]
  7. D. Weidmann and D. Courtois, Infrared Phys. Technol. 41, 361 (2000).
    [CrossRef]
  8. C. Freed, L. C. Bradley, and R. G. O’Donnell, IEEE J. Quantum Electron. QE-16, 1195 (1980).
    [CrossRef]
  9. D. S. Elliott, R. Roy, and S. J. Smith, Phys. Rev. A 26, 12 (1982).
    [CrossRef]
  10. E. D. Hinkley and C. Freed, Phys. Rev. Lett. 23, 277 (1969).
    [CrossRef]
  11. J. Reid, D. T. Cassidy, and R. T. Menzies, Appl. Opt. 21, 3961 (1982).
    [CrossRef] [PubMed]
  12. R. Brunner and M. Tacke, Infrared Phys. Technol. 43, 61 (2002).
    [CrossRef]
  13. C. H. Henry, IEEE J. Quantum Electron. 18, 259 (1982).
    [CrossRef]

2002

R. Martini, C. Bethea, F. Capasso, C. Gmachl, R. Paiella, E. A. Whittaker, H. Y. Hwang, D. L. Sivco, J. N. Baillargeon, and A. Y. Cho, Electron. Lett. 38, 181 (2002).
[CrossRef]

R. Brunner and M. Tacke, Infrared Phys. Technol. 43, 61 (2002).
[CrossRef]

2001

H. Ganser, B. Frech, A. Jentsch, M. Mürtz, C. Gmachl, F. Capasso, D. L. Sivco, J. N. Baillargeon, A. L. Hutchinson, A. Y. Cho, and W. Urban, Opt. Commun. 197, 127 (2001).
[CrossRef]

2000

1999

1998

1994

J. Faist, F. Capasso, D. L. Sivco, C. Sirtori, A. L. Hutchinson, and A. Y. Cho, Science 264, 553 (1994).
[CrossRef] [PubMed]

1982

J. Reid, D. T. Cassidy, and R. T. Menzies, Appl. Opt. 21, 3961 (1982).
[CrossRef] [PubMed]

C. H. Henry, IEEE J. Quantum Electron. 18, 259 (1982).
[CrossRef]

D. S. Elliott, R. Roy, and S. J. Smith, Phys. Rev. A 26, 12 (1982).
[CrossRef]

1980

C. Freed, L. C. Bradley, and R. G. O’Donnell, IEEE J. Quantum Electron. QE-16, 1195 (1980).
[CrossRef]

1969

E. D. Hinkley and C. Freed, Phys. Rev. Lett. 23, 277 (1969).
[CrossRef]

Baillargeon, J. N.

Bethea, C.

R. Martini, C. Bethea, F. Capasso, C. Gmachl, R. Paiella, E. A. Whittaker, H. Y. Hwang, D. L. Sivco, J. N. Baillargeon, and A. Y. Cho, Electron. Lett. 38, 181 (2002).
[CrossRef]

Bradley, L. C.

C. Freed, L. C. Bradley, and R. G. O’Donnell, IEEE J. Quantum Electron. QE-16, 1195 (1980).
[CrossRef]

Brunner, R.

R. Brunner and M. Tacke, Infrared Phys. Technol. 43, 61 (2002).
[CrossRef]

Capasso, F.

R. Martini, C. Bethea, F. Capasso, C. Gmachl, R. Paiella, E. A. Whittaker, H. Y. Hwang, D. L. Sivco, J. N. Baillargeon, and A. Y. Cho, Electron. Lett. 38, 181 (2002).
[CrossRef]

H. Ganser, B. Frech, A. Jentsch, M. Mürtz, C. Gmachl, F. Capasso, D. L. Sivco, J. N. Baillargeon, A. L. Hutchinson, A. Y. Cho, and W. Urban, Opt. Commun. 197, 127 (2001).
[CrossRef]

A. A. Kosterev, R. F. Curl, F. K. Tittel, C. Gmachl, F. Capasso, D. L. Sivco, J. N. Baillargeon, A. L. Hutchinson, and A. Y. Cho, Appl. Opt. 39, 4425 (2000).
[CrossRef]

R. M. Williams, J. F. Kelly, J. S. Hartman, S. W. Sharpe, M. S. Taubman, J. L. Hall, F. Capasso, C. Gmachl, D. L. Sivco, J. N. Baillargeon, and A. Y. Cho, Opt. Lett. 24, 1844 (1999).
[CrossRef]

S. W. Sharpe, J. F. Kelly, J. S. Hartman, C. Gmachl, F. Capasso, D. L. Sivco, J. N. Baillargeon, and A. Y. Cho, Opt. Lett. 23, 1396 (1998).
[CrossRef]

J. Faist, F. Capasso, D. L. Sivco, C. Sirtori, A. L. Hutchinson, and A. Y. Cho, Science 264, 553 (1994).
[CrossRef] [PubMed]

Cassidy, D. T.

Cho, A. Y.

R. Martini, C. Bethea, F. Capasso, C. Gmachl, R. Paiella, E. A. Whittaker, H. Y. Hwang, D. L. Sivco, J. N. Baillargeon, and A. Y. Cho, Electron. Lett. 38, 181 (2002).
[CrossRef]

H. Ganser, B. Frech, A. Jentsch, M. Mürtz, C. Gmachl, F. Capasso, D. L. Sivco, J. N. Baillargeon, A. L. Hutchinson, A. Y. Cho, and W. Urban, Opt. Commun. 197, 127 (2001).
[CrossRef]

A. A. Kosterev, R. F. Curl, F. K. Tittel, C. Gmachl, F. Capasso, D. L. Sivco, J. N. Baillargeon, A. L. Hutchinson, and A. Y. Cho, Appl. Opt. 39, 4425 (2000).
[CrossRef]

R. M. Williams, J. F. Kelly, J. S. Hartman, S. W. Sharpe, M. S. Taubman, J. L. Hall, F. Capasso, C. Gmachl, D. L. Sivco, J. N. Baillargeon, and A. Y. Cho, Opt. Lett. 24, 1844 (1999).
[CrossRef]

S. W. Sharpe, J. F. Kelly, J. S. Hartman, C. Gmachl, F. Capasso, D. L. Sivco, J. N. Baillargeon, and A. Y. Cho, Opt. Lett. 23, 1396 (1998).
[CrossRef]

J. Faist, F. Capasso, D. L. Sivco, C. Sirtori, A. L. Hutchinson, and A. Y. Cho, Science 264, 553 (1994).
[CrossRef] [PubMed]

Courtois, D.

D. Weidmann and D. Courtois, Infrared Phys. Technol. 41, 361 (2000).
[CrossRef]

Curl, R. F.

Elliott, D. S.

D. S. Elliott, R. Roy, and S. J. Smith, Phys. Rev. A 26, 12 (1982).
[CrossRef]

Faist, J.

J. Faist, F. Capasso, D. L. Sivco, C. Sirtori, A. L. Hutchinson, and A. Y. Cho, Science 264, 553 (1994).
[CrossRef] [PubMed]

Frech, B.

H. Ganser, B. Frech, A. Jentsch, M. Mürtz, C. Gmachl, F. Capasso, D. L. Sivco, J. N. Baillargeon, A. L. Hutchinson, A. Y. Cho, and W. Urban, Opt. Commun. 197, 127 (2001).
[CrossRef]

Freed, C.

C. Freed, L. C. Bradley, and R. G. O’Donnell, IEEE J. Quantum Electron. QE-16, 1195 (1980).
[CrossRef]

E. D. Hinkley and C. Freed, Phys. Rev. Lett. 23, 277 (1969).
[CrossRef]

Ganser, H.

H. Ganser, B. Frech, A. Jentsch, M. Mürtz, C. Gmachl, F. Capasso, D. L. Sivco, J. N. Baillargeon, A. L. Hutchinson, A. Y. Cho, and W. Urban, Opt. Commun. 197, 127 (2001).
[CrossRef]

Gmachl, C.

Hall, J. L.

Hartman, J. S.

Henry, C. H.

C. H. Henry, IEEE J. Quantum Electron. 18, 259 (1982).
[CrossRef]

Hinkley, E. D.

E. D. Hinkley and C. Freed, Phys. Rev. Lett. 23, 277 (1969).
[CrossRef]

Hutchinson, A. L.

H. Ganser, B. Frech, A. Jentsch, M. Mürtz, C. Gmachl, F. Capasso, D. L. Sivco, J. N. Baillargeon, A. L. Hutchinson, A. Y. Cho, and W. Urban, Opt. Commun. 197, 127 (2001).
[CrossRef]

A. A. Kosterev, R. F. Curl, F. K. Tittel, C. Gmachl, F. Capasso, D. L. Sivco, J. N. Baillargeon, A. L. Hutchinson, and A. Y. Cho, Appl. Opt. 39, 4425 (2000).
[CrossRef]

J. Faist, F. Capasso, D. L. Sivco, C. Sirtori, A. L. Hutchinson, and A. Y. Cho, Science 264, 553 (1994).
[CrossRef] [PubMed]

Hwang, H. Y.

R. Martini, C. Bethea, F. Capasso, C. Gmachl, R. Paiella, E. A. Whittaker, H. Y. Hwang, D. L. Sivco, J. N. Baillargeon, and A. Y. Cho, Electron. Lett. 38, 181 (2002).
[CrossRef]

Jentsch, A.

H. Ganser, B. Frech, A. Jentsch, M. Mürtz, C. Gmachl, F. Capasso, D. L. Sivco, J. N. Baillargeon, A. L. Hutchinson, A. Y. Cho, and W. Urban, Opt. Commun. 197, 127 (2001).
[CrossRef]

Kelly, J. F.

Kosterev, A. A.

Martini, R.

R. Martini, C. Bethea, F. Capasso, C. Gmachl, R. Paiella, E. A. Whittaker, H. Y. Hwang, D. L. Sivco, J. N. Baillargeon, and A. Y. Cho, Electron. Lett. 38, 181 (2002).
[CrossRef]

Menzies, R. T.

Mürtz, M.

H. Ganser, B. Frech, A. Jentsch, M. Mürtz, C. Gmachl, F. Capasso, D. L. Sivco, J. N. Baillargeon, A. L. Hutchinson, A. Y. Cho, and W. Urban, Opt. Commun. 197, 127 (2001).
[CrossRef]

O’Donnell, R. G.

C. Freed, L. C. Bradley, and R. G. O’Donnell, IEEE J. Quantum Electron. QE-16, 1195 (1980).
[CrossRef]

Paiella, R.

R. Martini, C. Bethea, F. Capasso, C. Gmachl, R. Paiella, E. A. Whittaker, H. Y. Hwang, D. L. Sivco, J. N. Baillargeon, and A. Y. Cho, Electron. Lett. 38, 181 (2002).
[CrossRef]

Reid, J.

Roy, R.

D. S. Elliott, R. Roy, and S. J. Smith, Phys. Rev. A 26, 12 (1982).
[CrossRef]

Sharpe, S. W.

Sirtori, C.

J. Faist, F. Capasso, D. L. Sivco, C. Sirtori, A. L. Hutchinson, and A. Y. Cho, Science 264, 553 (1994).
[CrossRef] [PubMed]

Sivco, D. L.

R. Martini, C. Bethea, F. Capasso, C. Gmachl, R. Paiella, E. A. Whittaker, H. Y. Hwang, D. L. Sivco, J. N. Baillargeon, and A. Y. Cho, Electron. Lett. 38, 181 (2002).
[CrossRef]

H. Ganser, B. Frech, A. Jentsch, M. Mürtz, C. Gmachl, F. Capasso, D. L. Sivco, J. N. Baillargeon, A. L. Hutchinson, A. Y. Cho, and W. Urban, Opt. Commun. 197, 127 (2001).
[CrossRef]

A. A. Kosterev, R. F. Curl, F. K. Tittel, C. Gmachl, F. Capasso, D. L. Sivco, J. N. Baillargeon, A. L. Hutchinson, and A. Y. Cho, Appl. Opt. 39, 4425 (2000).
[CrossRef]

R. M. Williams, J. F. Kelly, J. S. Hartman, S. W. Sharpe, M. S. Taubman, J. L. Hall, F. Capasso, C. Gmachl, D. L. Sivco, J. N. Baillargeon, and A. Y. Cho, Opt. Lett. 24, 1844 (1999).
[CrossRef]

S. W. Sharpe, J. F. Kelly, J. S. Hartman, C. Gmachl, F. Capasso, D. L. Sivco, J. N. Baillargeon, and A. Y. Cho, Opt. Lett. 23, 1396 (1998).
[CrossRef]

J. Faist, F. Capasso, D. L. Sivco, C. Sirtori, A. L. Hutchinson, and A. Y. Cho, Science 264, 553 (1994).
[CrossRef] [PubMed]

Smith, S. J.

D. S. Elliott, R. Roy, and S. J. Smith, Phys. Rev. A 26, 12 (1982).
[CrossRef]

Tacke, M.

R. Brunner and M. Tacke, Infrared Phys. Technol. 43, 61 (2002).
[CrossRef]

Taubman, M. S.

Tittel, F. K.

Urban, W.

H. Ganser, B. Frech, A. Jentsch, M. Mürtz, C. Gmachl, F. Capasso, D. L. Sivco, J. N. Baillargeon, A. L. Hutchinson, A. Y. Cho, and W. Urban, Opt. Commun. 197, 127 (2001).
[CrossRef]

Weidmann, D.

D. Weidmann and D. Courtois, Infrared Phys. Technol. 41, 361 (2000).
[CrossRef]

Whittaker, E. A.

R. Martini, C. Bethea, F. Capasso, C. Gmachl, R. Paiella, E. A. Whittaker, H. Y. Hwang, D. L. Sivco, J. N. Baillargeon, and A. Y. Cho, Electron. Lett. 38, 181 (2002).
[CrossRef]

Williams, R. M.

Appl. Opt.

Electron. Lett.

R. Martini, C. Bethea, F. Capasso, C. Gmachl, R. Paiella, E. A. Whittaker, H. Y. Hwang, D. L. Sivco, J. N. Baillargeon, and A. Y. Cho, Electron. Lett. 38, 181 (2002).
[CrossRef]

IEEE J. Quantum Electron.

C. Freed, L. C. Bradley, and R. G. O’Donnell, IEEE J. Quantum Electron. QE-16, 1195 (1980).
[CrossRef]

C. H. Henry, IEEE J. Quantum Electron. 18, 259 (1982).
[CrossRef]

Infrared Phys. Technol.

R. Brunner and M. Tacke, Infrared Phys. Technol. 43, 61 (2002).
[CrossRef]

D. Weidmann and D. Courtois, Infrared Phys. Technol. 41, 361 (2000).
[CrossRef]

Opt. Commun.

H. Ganser, B. Frech, A. Jentsch, M. Mürtz, C. Gmachl, F. Capasso, D. L. Sivco, J. N. Baillargeon, A. L. Hutchinson, A. Y. Cho, and W. Urban, Opt. Commun. 197, 127 (2001).
[CrossRef]

Opt. Lett.

Phys. Rev. A

D. S. Elliott, R. Roy, and S. J. Smith, Phys. Rev. A 26, 12 (1982).
[CrossRef]

Phys. Rev. Lett.

E. D. Hinkley and C. Freed, Phys. Rev. Lett. 23, 277 (1969).
[CrossRef]

Science

J. Faist, F. Capasso, D. L. Sivco, C. Sirtori, A. L. Hutchinson, and A. Y. Cho, Science 264, 553 (1994).
[CrossRef] [PubMed]

Cited By

OSA participates in CrossRef's Cited-By Linking service. Citing articles from OSA journals and other participating publishers are listed here.

Alert me when this article is cited.


Figures (3)

Fig. 1
Fig. 1

Schematic of the optical setup for the beating experiment: BS1–BS3, beam splitters; L1–L3, lenses; D1, D2, beam waists; M, mirror.

Fig. 2
Fig. 2

Beat notes of the QCL operating at 0.47 A and 86.3 K and of the isotopic C18O2 laser lasing on the R10 line. (a) Low and (b) high linewidth limits observed under identical experimental conditions.

Fig. 3
Fig. 3

Beat notes of the QCL operating at 0.85 A and 91 K and of the isotopic C18O2 laser lasing on the R8 line under the same experimental conditions as for Fig. 2.

Metrics